阅读说明：本技术 喷油器驱动电路 (Oil sprayer driving circuit ) 是由 谢宏斌 张爱云 张美娟 杨勇 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种喷油器驱动电路,包括电流采样电路和微控制器,电流采样电路实时采集喷油器的驱动电流值,微控制器触发AD转换模块获取喷油器的驱动电流值；TPU单元比较当前状态下喷油器的驱动电流值与目标驱动电流值,并根据比较结果调节驱动电流特征值；CPLD根据上一周期调整后的电流特征值和输入驱动使能信号生成调制输出脉冲；调制输出脉冲控制高、低端驱动电路调节喷油器本周期的驱动电流,使得喷油器的驱动电流值趋近目标驱动电流值。本发明的喷油器驱动电路,可以适应不同型号的喷油器驱动而不需要修改硬件参数,并自动校正因为喷油器长期使用导致的驱动波形差异,确保驱动电流的一致性,提高喷油器喷油的稳定性,延长喷油器电磁阀的使用寿命。(The invention discloses a fuel injector driving circuit which comprises a current sampling circuit and a microcontroller, wherein the current sampling circuit is used for acquiring the driving current value of a fuel injector in real time, and the microcontroller triggers an AD conversion module to acquire the driving current value of the fuel injector; the TPU unit compares the driving current value of the oil sprayer in the current state with a target driving current value and adjusts the characteristic value of the driving current according to the comparison result; the CPLD generates modulation output pulses according to the current characteristic value adjusted in the previous period and the input drive enabling signal; the modulation output pulse controls the high-end driving circuit and the low-end driving circuit to adjust the driving current of the oil sprayer in the period, so that the driving current value of the oil sprayer approaches to the target driving current value. The oil sprayer driving circuit can adapt to the driving of oil sprayers of different models without modifying hardware parameters, automatically corrects the driving waveform difference caused by the long-term use of the oil sprayer, ensures the consistency of driving current, improves the oil spraying stability of the oil sprayer and prolongs the service life of an electromagnetic valve of the oil sprayer.)

喷油器驱动电路

技术领域

本发明涉及电控喷油器技术领域，具体涉及一种喷油器驱动电路。

背景技术

市场上常见的喷油器驱动电路，其电流调节大多采用硬件调节，使用电流调理电路来实现，一旦参数确定无法根据喷油器的参数实现在线调节，而且电流调理电路本身也导致了整个电路的复杂性增加。这种驱动电路为了适应不同型号喷油器的需求，需要修改硬件参数；再者，一些喷油器使用一段时间后，电磁阀的电感老化，参数会出现一定程度的离散，最终导致驱动电流的较大差异，这种情况也需要修改硬件参数来应对。以上诸多应用局限性使得传统驱动电路应用不灵活，设计和维护成本都较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种喷油器驱动电路，可以适应不同型号的喷油器驱动而不需要修改硬件参数，并自动校正因为喷油器长期使用导致的驱动波形差异，确保驱动电流的一致性，提高喷油器喷油的稳定性，延长喷油器电磁阀的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种喷油器驱动电路，包括CPLD、高端驱动电路、低端驱动电路、高端开关管M1和M2、低端开关管M3、电阻R、二极管D1和二极管D2；CPLD分别连接高端驱动电路和低端驱动电路，高端驱动电路的两个输出端分别连接高端开关管M1和M2的控制端，高端开关管M1的电流输入端连接Boost电源，高端开关管M1的电流输出端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极和二极管D2的负极均连接喷油器的输入端，喷油器的输出端连接低端开关管M3的电流输入端，低端开关管M3的电流输出端连接电阻R后接地；高端开关管M2的电流输入端连接电池电压，其电流输出端同时连接二极管D1的负极、二极管D2的负极和喷油器的电流输入端；低端驱动电路的输出端连接低端开关管M3的控制端；二极管D2的正极接地；其还包括电流采样电路和微控制器(MCU)，

所述电流采样电路用于实时采集喷油器的驱动电流值；

所述CPLD根据微控制器的输入信号合成AD触发脉冲；

所述电流采样电路的输出端连接微控制器的AD转换模块，所述微控制器接收所述AD触发脉冲，并在AD触发脉冲的上下沿触发AD转换模块获取喷油器的驱动电流值；

所述微控制器的TPU单元比较当前状态下喷油器的驱动电流值与目标驱动电流值，并根据比较结果调节驱动电流特征值，调节后的驱动电流特征值将被应用于生成下一个周期电流调制信号；

所述CPLD根据上一周期调整后的电流特征值和输入驱动使能信号生成调制输出脉冲；所述调制输出脉冲控制高端驱动电路和低端驱动电路，所述高端驱动电路和低端驱动电路根据该调制输出脉冲调节所述喷油器本周期的驱动电流，使得所述喷油器的驱动电流值趋近目标驱动电流值。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述微控制器具有DMA存储器和RAM存储器，所述AD转换模块通过转换获取的喷油器的驱动电流特征值通过DMA存储器的DMA通道直接转存至所述RAM存储器；以及，所述时间处理单元获取的调制输出脉冲每个高脉宽、低脉宽的时间值通过DMA存储器的DMA通道直接转存至所述RAM存储器。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述喷油器驱动电流值的采集和调制在TPU单元的运行过程中始终进行，直至喷油器的驱动电流值与目标驱动电流值一致。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述微控制器包括时间处理单元，所述时间处理单元支持脉冲输入并自动计算所述调制输出脉冲每个高脉宽、低脉宽的时间值。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述驱动电流特征值包括整个驱动电流调制过程中，高压开放阶段高端开关管M1的导通时间T0，一阶维持阶段高端开关管M2的导通时间T1，一阶维持阶段高端开关管M2的关断时间T2，二阶维持阶段高端开关管M2的导通时间T6，二阶维持阶段高端开关管M2的关断时间T7，一阶维持阶段的持续时间T8，高压开放阶段电流峰值到一阶维持阶段第一次电流谷值的过渡时间T3，一阶电流到二阶电流的过渡时间T5，一阶维持阶段第一次电流谷值到最后一次电流峰值的持续时间T4。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述高压开放阶段时，所述高端开关管M1和低端开关管M3均导通，高压开放阶段的电流峰值与高端开关管M1的导通时间相关；所述一阶维持阶段时，所述低端开关管M3始终导通，高端开关管M2周期性导通、关断，一阶维持阶段的电流峰值与高端开关管M2的导通时间相关、其电流谷值与高端开关管M2的关断时间相关；所述二阶维持阶段时，所述低端开关管M3始终导通，高端开关管M2周期性导通、关断，二阶维持阶段的电流峰值与高端开关管M2的导通时间相关、其电流谷值与高端开关管M2的关断时间相关。

本发明的有益效果：

本发明的喷油器驱动电路，通过电流闭环调节始终保持喷油器驱动电流的一致性，可以适应不同型号的喷油器驱动而不需要修改硬件参数，并自动校正因为喷油器长期使用导致的驱动电流差异，提高喷油器喷油的稳定性，延长喷油器电磁阀的使用寿命。

附图说明

图1是本发明优选实施例中喷油器驱动电路的电路原理图；

图2是喷油器驱动电流以及与之对应的各组信号的相位图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例

本实施例公开一种喷油器驱动电路，参照图1所示，其包括CPLD、电流采样电路、微控制器MCU、高端驱动电路、低端驱动电路、高端开关管M1和M2、低端开关管M3、电阻R、二极管D1和二极管D2。

CPLD分别连接高端驱动电路和低端驱动电路，高端驱动电路的两个输出端分别连接高端开关管M1和M2的控制端，高端开关管M1的电流输入端连接Boost电源，高端开关管M1的电流输出端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极和二极管D2的负极均连接喷油器OI的输入端，喷油器的输出端连接低端开关管M3的电流输入端，低端开关管M3的电流输出端连接电阻R后接地；高端开关管M2的电流输入端连接电池电压，其电流输出端同时连接二极管D1的负极、二极管D2的负极和喷油器的电流输入端；低端驱动电路的输出端连接低端开关管M3的控制端；二极管D2的正极接地。

上述电流采样电路实时采集喷油器的驱动电流值。具体的，上述驱动电流特征值包括高压开放阶段的电流峰值、一阶维持阶段的电流峰值、一阶维持阶段的电流谷值、二阶维持阶段的电流峰值和二阶维持阶段的电流谷值。其中，高压开放阶段下高端开关管M2和低端开关管M3均导通；一阶维持阶段下低端开关管M3始终导通，高端开关管M2周期性导通、关断；二阶维持阶段下低端开关管M3始终导通，高端开关管M2周期性导通、关断。

上述CPLD连接微控制器MCU，其根据微控制器MCU的输入信号合成AD触发脉冲。

上述电流采样电路的输出端连接微控制器MCU的AD转换模块，AD转换模块将电流采样电路采集的模拟信号转换成数字信号；其中，上述微控制器接收上述AD触发脉冲，并在AD触发脉冲的上下沿触发AD转换模块获取喷油器的驱动电流值。

上述微控制器的TPU单元比较当前状态下喷油器的驱动电流值与目标驱动电流值，并根据比较结果调节驱动电流特征值，调节后的电流特征值将被应用于生成下一个周期电流调制信号；

上述CPLD根据上一周期调整后的电流特征值和输入驱动使能信号生成调制输出脉冲，上述微控制器的时间处理单元支持脉冲输入并自动计算上述调制输出脉冲每个高脉宽、低脉宽的时间值。时间处理单元计算获取的时间值即为当前驱动周期的驱动电流特征值，参照图2所示，驱动电流特征值包括高压开放阶段高端开关管M1的导通时间T0，一阶维持阶段高端开关管M2的导通时间T1，一阶维持阶段高端开关管M2的关断时间T2，二阶维持阶段高端开关管M2的导通时间T6，二阶维持阶段高端开关管M2的关断时间T7，一阶维持阶段的持续时间T8，高压开放阶段电流峰值到一阶维持阶段第一次电流谷值的过渡时间T3，一阶电流到二阶电流的过渡时间T5，一阶维持阶段第一次电流谷值到最后一次电流峰值的持续时间T4。

具体的，时间处理单元计算调制输出脉冲在各个阶段(高压开放阶段、一阶维持阶段、二阶维持阶段)的脉冲宽度(对应高端开关管为高脉宽、对应低端开关管为低脉宽)，脉冲宽度包含高端开关管的导通时间、关断时间，以及低端开关管的导通时间、关断时间。(1)高压开放阶段的电流峰值与高端开关管M1和低端开关管M3的导通时间相关；(2)一阶维持阶段的电流峰值与高端开关管M2的导通时间相关、其电流谷值与高端开关管M2的关断时间相关；(3)二阶维持阶段的电流峰值与高端开关管M2的导通时间相关、其电流谷值与高端开关管M2的关断时间相关。

生成的调制输出脉冲控制高端驱动电路和低端驱动电路，上述高端驱动电路和低端驱动电路根据该调制输出脉冲调节上述喷油器在本周期的驱动电流，使得上述喷油器的驱动电流值趋近目标驱动电流值。其中，上述喷油器驱动电流值的采集、驱动电流特征值的采集在驱动过程中始终进行，本周期驱动结束后，通过比较驱动电流值和目标驱动电流值，调节本周期的电流特征值，调节后的电流特征值将被应用于生成下一个周期的电流调制信号，这个过程始终进行，确保喷油器的驱动电流和目标电流值一致。

参照图2所示，喷油器的整个驱动过程将分为三个阶段：

(一)高压开放阶段(t0时刻到t1时刻)：M2，M3均导通，开放时间T0大小将决定驱动电流波形的峰值大小。

(二)一阶维持阶段(t1时刻到t2时刻)：当M3管关断时，此时处在达到峰值电流后的续流阶段，续流时间T3大小决定一阶电流振荡谷值的大小。

当续流时间T3结束后，M3管重新导通，电流开始爬升，经历T1时间后，达到一阶电流的振荡峰值，时间T1大小决定了一阶驱动电流振荡峰值的大小。

当爬升时间T1结束后，M3管再次关断，此时电流进入下降通道，时间T2的大小决定了一阶驱动电流振荡谷值的大小。时间T8大小决定了一阶维持阶段的长短。

在一阶电流维持阶段振荡电流就如此周期性的爬升和下降，直至一阶维持阶段的结束。

(三)、二阶维持阶段(t2时刻到t3时刻)：一阶驱动电流结束后，M3管关断，此时处在一阶电流过渡到二阶电流的续流阶段，续流时间T5大小决定二阶电流振荡谷值的大小。

当续流时间T5结束后，M3管重新导通，电流开始爬升，经历T6时间后，达到二阶电流的振荡峰值，时间T6大小决定了二阶驱动电流振荡峰值的大小。

当爬升时间T6结束后，M3管再次关断，此时电流进入下降通道，时间T6的大小决定了二阶驱动电流振荡谷值的大小。

在二阶电流维持阶段振荡电流也周期性的爬升和下降，直至二阶电流维持阶段的结束。

上述微控制器具有DMA存储器和RAM存储器，上述AD转换模块通过转换获取的喷油器的驱动电流特征值通过DMA存储器的DMA通道直接转存至上述RAM存储器；以及，上述时间处理单元获取的调制输出脉冲每个高脉宽、低脉宽的时间值通过DMA存储器的DMA通道直接转存至上述RAM存储器。通过使用DMA通道可以使数据的转存不用主MCU干预，从而节省主MCU的资源。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。